CAF150浮選曝氣機故障分析及改造

童宏杰，何林林，潘衛東，余永增，童銀梅

（1.中國石油蘭州石化公司設備維修公司；2.中國石油蘭州石化公司質檢部，甘肅 蘭州 730060）

某污水處理廠所引進的浮選曝氣設備為美國麥王生產的CAF150系列曝氣機，此設備自投用以來，故障頻繁，既影響了生產，也造成維修費用居高不下。為保障曝氣機長周期運行，對其進行改造十分必要。

一、曝氣機的工作原理

渦凹氣浮的工作原理是利用渦凹氣浮機高速旋轉的葉輪在水中形成負壓，通過軸中的吸氣管將空氣吸入水中，同時利用高速旋轉的葉輪將吸入水中的空氣剪切成微細氣泡，并使污水和氣泡充分混合、接觸，加入浮選劑或混凝劑后，使含油污水中的乳化油與氣泡更好地粘附，并隨氣泡一起上浮至水面形成浮渣，浮渣通過刮渣機去除（圖1、圖2）。

二、曝氣機運行狀況及故障分析

1.曝氣機基本參數及存在問題

該曝氣機性能參數如表1所示。

表1 CAF150曝氣機規格參數

存在的問題主要有以下幾點。

（1）葉輪損壞。葉片卷邊，撕裂嚴重。

（2）機械密封泄漏。將葉輪端的下端端節拆除，內部有大量積水，機械密封發生泄漏。機封為內裝式結構。

（3）軸承損壞。

（4）主軸損壞。個別曝氣機拆卸后發現主軸在螺紋連接處產生斷裂，兩節軸脫開。

2.原因分析

（1）短節安裝歪斜，使主軸彎曲變形。主軸螺紋處為剛性連接，由于在上半截軸上安裝了兩套軸承，如果安裝時軸下端法蘭面存在傾角，將迫使主軸下端產生彎曲，對主軸螺紋處產生彎矩，有可能使主軸在螺紋處斷裂。

（2）主軸安裝歪斜，由軸承強制校正，軸承受力損壞。安裝時主軸在螺紋處產生歪斜，葉輪端軸承迫使軸承與套筒同心，軸的反作用力對葉輪端軸承產生徑向力，會導致軸承損壞。

（3）葉輪浸入泥沙，泥沙對葉輪產生阻力，影響曝氣機正常工作。由于處理介質中含有大量泥沙等固體顆粒，這些固體顆粒將沉積到曝氣池底部。泥沙長期積累淹沒葉輪，使葉輪受到很大阻力，主軸扭矩也持續增大，最終可使主軸發生斷裂。

（4）泥沙侵入機封。機封為內裝式，當泥沙沉積達到一定高度后，機封的彈簧沒入泥沙中，污水進入曝氣機內部損壞軸承。機封位于介質內側，當泥沙沉積后固體顆粒進入機封彈簧內，阻礙彈性元件發揮效力，使密封端面壓力得不到補償，機封發生泄漏。在機封泄漏后，污水進入曝氣機內，損壞軸承，使曝氣機不能正常工作。

三、曝氣機的改造

1.主軸長度改短，將兩節空心軸改為一根空心軸

在不影響生產的情況下，更改主軸長度，將主軸提升，保證在一定的清理周期內曝氣機葉輪能離開泥沙，以使曝氣機長周期運行。改造前、后主軸的長度尺寸與結構見圖3。

圖3 改造前、后主軸結構圖

主軸原長為1 880mm，為了使葉輪離開沉積物層，應適當減小主軸長度。經測量，現有池深度為2m，預留清理周期泥沙沉積高度500mm，為了保證曝氣效果，再在泥沙接觸面上方預留100～200mm，最后確定新軸長度為1 350mm。

此外，將兩節空心軸改為一根空心軸，消除因螺紋處應力集中、安裝不到位使兩軸不同心可能出現的問題。

2.軸承支撐、密封及其他改造

因去除了中間螺紋連接、主軸長度改短，相應的原中間的支撐軸承也被去除，將主軸支撐改為僅上、下兩套軸承的支撐。

改造機械密封環的端面材料，使其符合介質條件。將機封的靜環材料由原來的石墨改為與動環材質相同的硬質合金材料。

此外，在曝氣機后加一隔板，使污水通過隔板溢流入刮渣池，這樣使水流有一個向上的帶動作用，將污水中的雜質帶到曝氣機的工作區域，以保證曝氣效果。但是隔板會造成泥沙沉積，為保證生產正常運行，還要經常清理池底。

改造后的曝氣機再未發生過原來的故障。在工作效果不變的前提下達到長周期運轉。

[1]張慧.對污水處理曝氣系統的認識[J].機電信息，2009 (27)：28-30.

[2]王振華.曝氣機的安裝技術[J].福建建材，2006(3)：85.